用于位置估计的RF指纹识别制造技术

本公开涉及通过以下操作来估计在包括至少一个固定节点的无线网络的覆盖区域内的终端的位置：测量在所述终端与所述固定节点中的一个固定节点之间的无线电信道的复频率响应；以及至少根据在表示所测量的复频率响应的第一度量的数据与表示多个所存储的度量的数据之间的比较，估计所述终端的位置，其中，所述多个所存储的度量中的每一个度量与所述网络内的多个不同位置中的一个位置相关，而每一个所存储的度量具有在所述固定节点中的所述一个固定节点与所述网络内的所述度量与其相关的位置之间测量的复频率响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及无线网络，更具体地，涉及一种估计在无线网络的覆盖区域内的终端的位置的方法和设备。
技术介绍
数据通信网络通常包括由无线链路连接的网元。通常，在局部地域内可能部署若干静止或固定的无线节点，诸如接入点，移动设备可以与它们形成无线连接，这种连接通常遵从诸如IEEE 802.11标准之类的工业标准，例如IEEE 802.11a。优选的是，无线接入点被设置成对所关注的覆盖地域或地区形成有效覆盖，并通过有线或无线链路连接到数据网络上。有许多应用必须知道移动终端的位置，也已提出和实现了各种系统，用来根据射频传播的测量结果对终端进行位置估计。可以按照是否需要执行射频环境勘测来给已知的系统分类。不需要勘测的位置估计系统包括例如通过发送到或接收自网络内的诸如接入点或基站之类的固定节点的无线电信号的相对到达时间对位置进行估计。这些无线电信号可以是在上行链路或下行链路上的，也就是说可以在终端处测量从多个固定节点所发送的信号的到达时间，或者在多个固定节点处测量从终端所发送的信号的到达时间。可替换地，已知可以根据在固定节点处从终端接收的信号强度或在终端处从多个固定节点接收的信号强度来估计位置。这样的根据发送至或接收自多个固定节点的信号的到达时间和/或接收信号强度的定位系统可以称为多点定位系统(multilateration system)。也已知的是，位置可以根据无线电信号的到达角的测量结果来估计，这可以被称为三角测量。不需要勘测的定位系统和方法通常有赖于有关射频传播的假设，例如假设无线电信道是直的视线路径，而信号没有受到障碍物的衰减。虽然这在许多环境中可能是一个合理的假设，但诸如典型的办公室或事务所之类的室内环境可以涉及严重的多路径、阻碍和非视线传播，使得这样的定位系统的精度会大大降低。虽然可以用诸如GPS之类的卫星导航系统来进行野外定位，但这样的系统往往在室内由于难以接收卫星所发送的信号而不大有效。为了可以在具有不可预测的无线电传播特性的环境内(通常是在室内)进行位置估计，已知实现了一种基于以在终端处从多个接入点接收到的信号的强度计的射频环境的测量结果的系统。位置通过将所测量的接收信号强度与来自接入点的先前在网络的整个覆盖区域内的多个不同位置处勘测到的接收信号强度的数据库相比较来估计。接收信号强度的测量结果表示网络内的一个位置的″指纹(fingerprint)″，即这个位置的射频环境的特征测度(measure)。然而，用这种方法得到的位置估计往往会有模糊，这是因为在几个位置可能出现类似的指纹。此外，这种系统的精度也受到限制。本专利技术的一个目的是提供一种克服这些缺点的方法与设备。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，所提供的是一种估计在包括至少一个固定节点的无线网络的覆盖区域内的终端的位置的方法，所述方法包括：测量在所述终端与所述固定节点中的一个固定节点之间的无线电信道的复频率响应；以及至少根据在表示所测量的复频率响应的第一度量的数据与表示多个所存储的度量的数据之间的比较，估计所述终端的位置，其中，所述多个所存储的度量中的每一个度量与所述网络内的多个不同位置中的一个位置相关，而每一个所存储的度量具有在所述固定节点中的所述一个固定节点与所述网络内的所述度量与其相关的所述位置之间测量的复频率响应。根据复频率响应进行估计位置的优点是，由于复频率响应是具有多个分量的向量，因此这种测度含有比例如简单的接收功率测度多的信息。因此，这种测度很少会有在不同位置有相同值的模糊性。根据在表示第一度量的数据与表示多个所存储的度量(所述多个所存储的度量中的每一个与网络内多个不同位置中的一个位置相关)的数据之间的比较来估计位置的优点是，这种方法很可能比对无线电传播的性质进行假设的方法更为精确。这在假设很可能是不准确的、呈现强烈的多路径或非视线传播的无线电环境中特别重要。所存储的度量可以通过例如在分布(可以是二维或三维分布)在无线网络的整个覆盖区域内的多个点处的事前勘测来确定。优选的是，所述第一度量和所述多个所存储的度量是自相关函数。根据复频率响应的自相关函数来估计位置的优点是，这样的自相关随位置的改变比复频率响应本身更为缓慢。因此它是耐扰的测度，也就是说能够容忍用于产生所存储的度量的位置误差以及无线电传播环境的少许改变。此外，耐扰和较慢改变的特性对于将所测量的值与所存储的值匹配的过程是非常合适的，不需要在所存储的度量的位置之间的间距过小。方便的是，所述第一度量和所述多个所存储的度量是频率相干函数。频率相干函数也呈现随位置缓慢改变，并且是耐扰的。有益的是，所述第一度量和所述多个所存储的度量是规格化后的频率相干函数。对频率相干函数规格化的优点是使这个度量与所接收的功率无关，因此也就与发送机的功率或天线等的未知或未标定的增益无关。这在改善度量对设备输出功率的变化的耐扰性中是有益的，因此，例如终端就不需要被设置为与用来产生所存储的度量的设备相同的输出功率。优选的是，所述测量在所述终端与所述固定节点中的所述一个固定节点之间的无线电信道的复频率响应是根据从所述终端和所述固定节点中的所述一个固定节点之中所选的一个发送的信号执行的，所述信号由所述终端和所述固定节点中的所述一个固定节点之中的另一个接收。因此，这种测量可以对通过从终端传播到一个固定节点或者在相反方向上传播的所接收的信号执行。由于在无线电信道内的传播通常是可逆的，因此无论传播发生在哪个方向，只要载频是相同的，就会得到相同的复信道响应。有益的是，信号包括正交频分复用符号。使用正交频分复用调制的无线系统特别适合用来产生复信道响应和频率相干函数，这是因为在任何情况下所接收的信号在标准的OFDM接收机内都被变换至频域，并且用OFDM信号格式的标准导频音产生复数信道响应也是在标准的接收过程中所固有的。方便的是，估计在所述第一度量与每一个所述所存储的度量之间的差别的测度，以及根据与所估计的差别的测度最小的所存储的度量相关的位置，估计所述终端的位置。也就是说，将第一度量用作指纹，再将该指纹与在勘测期间在不同位置所取得的多个所存储的指纹匹配。指纹最为匹配的那个位置就取为最可能的位置。优选的是，指纹将包括一组与在终端与两个或更多个固定节点之间的信道响应有关的度量，类似地，所存储的度量将与去到或来自数个固定节点的信道响应有关。在所测量的一组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.08 US 12/479,9701.一种估计在包括至少一个固定节点的无线网络的覆盖区域内
的终端的位置的方法，所述方法包括：
测量在所述终端与所述固定节点中的一个固定节点之间的无线
电信道的复频率响应；以及
至少根据在表示所测量的复频率响应的第一度量的数据与表示
多个所存储的度量的数据之间的比较，估计所述终端的位置，
其中，所述多个所存储的度量中的每一个度量与所述网络内的多
个不同位置中的一个位置相关，而每一个所存储的度量具有在所述固
定节点中的所述一个固定节点与所述网络内的所述度量与其相关的所
述位置之间测量的复频率响应。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述第一度量和所述多
个所存储的度量是自相关函数。
3.按照权利要求2所述的方法，其中，所述第一度量和所述多
个所存储的度量是频率相干函数。
4.按照权利要求3所述的方法，其中，所述第一度量和所述多
个所存储的度量是规格化后的频率相干函数。
5.按照以上任一权利要求所述的方法，其中，所述测量在所述
终端与所述固定节点中的所述一个固定节点之间的无线电信道的复频
率响应是根据从所述终端和所述固定节点中的所述一个固定节点之中
所选的一个发送的信号执行的，所述信号由所述终端和所述固定节点
中的所述一个固定节点之中的另一个接收。
6.按照权利要求5所述的方法，其中，所述信号包括正交频分
复用符号，而所述测量包括：
接收所述正交频分复用符号的导频音值；
根据所接收的导频音，估计所述无线电信道的复频率响应；以及
根据所估计的复频率响应的自相关函数，估计所述第一度量。
7.按照以上任一权利要求所述的方法，其中，所述估计包括：
估计在所述第一度量与每一个所述所存储的度量之间的差别的
测度；以及
根据与所估计的差别的测度最小的所存储的度量相关的位置，估
计所述终端的位置。
8.按照以上任一权利要求所述的方法，其中，所述无线网络还
包括多个固定节点，所述方法还包括：
测量一组复频率响应，所述一组复频率响应包括在所述终端与所
述多个固定节点中的两个或更多个固定节点中的每一个固定节点之间
的无线电信道的复频率响应；
确定一组第一度量，每一个第一度量与所测量的一组复频率响应
中的一个复频率响应相对应；以及
根据在所述一组第一度量中的每一个第一度量与在多个所存储
的度量组中的相应度量之间的比较，估计所述终端的位置，
其中，每一个所存储的度量组与所述网络内的多个不同位置中的
一个位置相关，而每一个所存储的度量组包括针对在所述多个固定节
点中的所述两个或更多个固定节点中的每一个固定节点与所述网络内
的所存储的度量组与其相关的位置之间所测量的复频率响应的所存储
的度量。
9.按照权利要求8所述的方法，其中，所述估计包括：
估计在所述一组第一度量中的每一个第一度量与所述多个所存
储的度量组中的每一个度量组中的相应度量之间的差别的测度；
根据所估计的测度，计算在所述一组第一度量与所存储的度量组
中的每一个度量组之间的均方差；以及
根据所述多个位置中的所估计的均方差最小的一个位置，估计所
述终端的位置。
10.按照权利要求8所述的方法，其中，所述估计包括：
估计在所述一组第一度量中的每一个第一度量与所述多个所存
储的度量组中的每一个度量组中的相应度量之间的差别的测度；
根据所估计的测度，计算在所述一组第一度量与所存储的度量组
中的每一个度量组之间的均方...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·比万，I·艾夫里恩，D·里斯亚科弗，
申请(专利权)人：北电网络有限公司，
类型：发明
国别省市：